Scienziati dell'Università di Chicago e dell'Argonne National Laboratory hanno scoperto un nuovo modo per modellare con precisione i nanomateriali che potrebbe aprire una nuova strada verso la prossima generazione di dispositivi elettronici di uso quotidiano.

La nuova ricerca, pubblicato il 28 luglio in Scienza , dovrebbe rendere questi materiali facilmente disponibili per un eventuale uso in qualsiasi cosa, dai display a LED ai telefoni cellulari ai fotorivelatori e alle celle solari. Sebbene i nanomateriali siano promettenti per i dispositivi futuri, i modi per costruirli in strutture complesse sono stati limitati e su piccola scala.

"Questo è un passo necessario per spostare i punti quantici e molti altri nanomateriali dagli esperimenti di prova del concetto alla tecnologia reale che possiamo usare, " ha detto il co-autore Dmitri Talapin, professore di chimica all'UChicago e scienziato del Center for Nanoscale Materials ad Argonne. "Espande davvero i nostri orizzonti."

La base dell'informatica moderna è un piccolo interruttore chiamato transistor, fatto miliardi alla volta con una tecnica chiamata fotolitografia. Questo processo, che ha reso gli smartphone economici e onnipresenti, ritaglia uno stencil da uno strato di polimero organico stendendo una "maschera" modellata e illuminandola con luce ultravioletta. Dopo che il nuovo materiale si è depositato sopra, lo stencil polimerico viene sollevato per rivelare il motivo. Diversi cicli di tale schema costruiscono un transistor in miniatura sul materiale.

Ma il metodo ha i suoi limiti. Solo pochi materiali possono essere modellati in questo modo; è stato originariamente sviluppato per il silicio, e mentre il regno di mezzo secolo del silicio sull'elettronica giunge alla fine, gli scienziati stanno guardando avanti ai prossimi materiali.

Una di queste vie di interesse sono i nanomateriali:minuscoli cristalli di metalli o semiconduttori. A questa scala, possono avere proprietà uniche e utili, ma fabbricare dispositivi con essi è stato difficile.

La nuova tecnica, chiamato DOLFIN, trasforma diversi nanomateriali direttamente in "inchiostro" in un processo che evita la necessità di stendere uno stencil polimerico. Talapin e il suo team hanno progettato con cura rivestimenti chimici per singole particelle. Questi rivestimenti reagiscono con la luce, quindi se fai brillare la luce attraverso una maschera fantasia, la luce trasferirà il modello direttamente nello strato di nanoparticelle sottostante, collegandole a dispositivi utili.

"Abbiamo scoperto che la qualità dei modelli era paragonabile a quelli realizzati con tecniche all'avanguardia, ", ha affermato l'autore principale Yuanyuan Wang, ricercatore post-dottorato presso UChicago. "Può essere utilizzato con un'ampia gamma di materiali, compresi i semiconduttori, metalli, ossidi o materiali magnetici, tutti comunemente usati nella produzione di componenti elettronici."